JP4923536B2 - 誘導加熱調理器 - Google Patents

Description

本発明は沸騰検知が可能な誘導加熱調理器に関するものである。

従来この種の誘導加熱調理器は、温度検知部の検出温度から調理物の温度上昇度を求め、その温度上昇度そのものではなく、その変化点に基づいて調理物の沸騰を判定することにより、加熱出力が高く、かつ温度検知部の温度追従性が遅い場合にも正確に調理物の沸騰を判定し、特に熱伝導性の悪いガラスでできた調理物載置部としてのトッププレートの下に温度検知部を取り付けた場合にも正確に沸騰判定できるようにしているものもある（例えば、特許文献１参照）。

図４は、従来の誘導加熱調理器の内部構造を示している。トッププレート１７の下にスパイラル状にリッツ線が巻かれた加熱コイル１８があり、この加熱コイル１８に高周波電流を流すことによって磁力線が発生し、鍋１９の鍋底に渦電流が発生して調理物２０を加熱することができる。トッププレート１７の下の、加熱コイル１８で取り囲まれた中央部に温度検出素子２１が取り付けられている。加熱コイル１８によって鍋底が加熱され、その中の調理物２０の温度が上昇すると、その調理物２０の熱が鍋底を通してトッププレート１７の下の温度検出素子２１に伝達され、温度検出素子２１がそれを温度検出する。温度検出素子２１が検出する検出温度から調理物２０の加熱開始後の温度上昇度を求め、その変化点に基づいて調理物２０の沸騰を判定する加熱制御部とを備えた構成となっていた。

また、鍋１９がずれて置かれたり、鍋底が平坦でなくても沸騰検知ができる温度検出素子２１を異なる複数カ所に備え、前記加熱制御部は、複数設けた温度検出素子２１のうち、いちばん高い検出温度を示す温度検出素子２１の検出温度に基づいて前記沸騰判定を行う別の構成も記載されている。
特開２０００−２６８９５１号公報

しかしながら、前記従来の構成では、温度検出素子２１が加熱コイル１８の中央部に温度検出素子２１が取り付けられているため、鍋底に内側方向の反りがあると鍋底とトッププレート１７の間の隙間がおおきくなり、鍋底の温度が温度検出素子２１に伝達されにくくなり鍋底内の調理物２０の沸騰の検出が大幅に遅れるという課題を有していた。また、別の温度検出素子２１を異なる複数カ所に備える構成では、複数の温度検出素子のうち一番高い検出温度に基づいて沸騰検知を行うため、必ずしも調理物２０の温度を最もよく検出できる温度検出素子２１が選択されるとは限らない。すなわち、鍋底の渦電流が集中しやすい場所の近傍に設けた温度検出素子２１が最も高温となることが多く、この温度検出素子２１の温度に基づくと調理物の温度が十分検出されず、沸騰検知が遅れたり、調理物の沸騰前に誤って検出したりするという課題を有していた。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、鍋底に内側方向の反りがある鍋を使用し
ても調理物の沸騰の検出が正確にできる誘導加熱調理器を提供することを目的とする。

前記従来の課題を解決するために、プレートの下部に設けられ前記プレートに載置された被加熱物を誘導加熱する加熱コイルと、前記加熱コイルが接続されるインバータ回路と、前記インバータ回路のスイッチング素子を駆動し前記加熱コイルに高周波磁界を発生させる加熱制御部と、前記加熱コイルのほぼ中央に設けられ前記被加熱物の温度を検出する
第一の温度検知器と、前記加熱コイルの半径方向の途中に設けられた第二の温度検知器と、を備え、前記加熱制御部は、湯沸かしが選択され加熱開始されると所定の加熱出力で加熱し、前記第一の温度検知器の温度を時間で微分した時間微分演算値及び前記第二の温度検知器の温度を時間で微分した第二の時間微分演算値を所定時間ごとに算出し、加熱開始後の前記時間微分演算値の最大値及び加熱開始から第二の所定時間経過後における前記第二の時間微分演算値の最大値を検出するとともに、前記時間微分演算値の最大値から第二の所定の値だけ低下したことを検出する場合又は前記第二の時間微分演算値が前記第二の時間微分演算値の最大値から第三の所定の値だけ低下したことを検出する場合に前記被加熱物内の液体が沸騰したと判定する構成としたものである。

本構成によって、鍋底に内側方向の反りがある鍋を使用しても、半径方向の途中に設けた第二の温度検知器近傍における鍋底とプレートの隙間が加熱コイルのほぼ中央に設けた第一の温度検知器近傍における鍋底とプレートの隙間より十分小さいため第二の温度検知器には鍋底の温度が伝達されやすく沸騰の検出がより正確にできる。

本発明の誘導加熱調理器は鍋底に内側方向の反りがある鍋を使用しても、沸騰の検出がより正確にできる。

第１の発明は、プレートの下部に設けられ前記プレートに載置された被加熱物を誘導加熱する加熱コイルと、前記加熱コイルが接続されるインバータ回路と、前記インバータ回路のスイッチング素子を駆動し前記加熱コイルに高周波磁界を発生させる加熱制御部と、前記加熱コイルのほぼ中央に設けられ前記被加熱物の温度を検出する第一の温度検知器と、前記加熱コイルの半径方向の途中に設けられた第二の温度検知器と、を備え、前記加熱制御部は、湯沸かしが選択され加熱開始されると所定の加熱出力で加熱し、前記第一の温度検知器の温度を時間で微分した時間微分演算値及び前記第二の温度検知器の温度を時間で微分した第二の時間微分演算値を所定時間ごとに算出し、加熱開始後の前記時間微分演算値の最大値及び加熱開始から第二の所定時間経過後における前記第二の時間微分演算値の最大値を検出するとともに、前記時間微分演算値の最大値から第二の所定の値だけ低下したことを検出する場合又は前記第二の時間微分演算値が前記第二の時間微分演算値の最大値から第三の所定の値だけ低下したことを検出する場合に前記被加熱物内の液体が沸騰したと判定する構成とすることにより、鍋底に内側方向の反りがある鍋を使用しても、半径方向の途中に設けた第二の温度検知器近傍における鍋底とプレートの隙間が加熱コイルのほぼ中央に設けた第一の温度検知器近傍における鍋底とプレートの隙間より十分小さいため第二の温度検知器には鍋底の温度が伝達されやすく沸騰の検出が大幅に遅れない。

また、加熱コイルのほぼ中央に設けられ被加熱物の温度を検出する第一の温度検知器を備え、加熱制御部は、加熱開始後、前記第一の温度検知器の温度を時間で微分した時間微分演算値を所定時間ごとに算出し、前記時間微分演算値の最大値から第二の所定の値だけ低下したことを検出する場合にも被加熱物内の液体が沸騰したと判定する構成とすることにより、鍋底に反りの少ない鍋を使用しても、反りの大きな鍋を使用したときも同等の沸騰検出性能が得られる。

第２の発明は、特に、第１の発明において、加熱制御部は、加熱開始から第二の所定時
間経過後の時間微分演算値の最大値を検出する構成とすることにより、加熱開始初期の鍋底の過渡的な温度変化による不正確な時間微分演算値の最大値の検出を防止でき、沸騰の検出がより正確にできるようになる。

第３の発明は、特に、第２の発明において、加熱制御部は、第二の時間微分演算値の最大値を検出してから第三の所定時間経過し、かつ前記第二の時間微分演算値が前記最大値から第三の所定の値だけ低下したら沸騰したと判定する構成とすることにより、鍋底に反りの少ない鍋を使用しても、反りの大きな鍋を使用しても同等の沸騰検知性能が得られる。

以下本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は本発明の第１の実施の形態における誘導加熱調理器のブロック図である。

図１において、以下、本発明の第１の実施の形態について図面を参照しながら説明する。プレート２上に水等の液体が入れられた被加熱物である鍋１が置かれ、プレート２の下部には高周波磁界を発生させる加熱コイル３が設けられている。加熱コイル３は同心円状に２分割されており内側と外側のコイル間には隙間が設けられている。加熱コイル３の中心部には鍋１の中央部の温度を検出する第一の温度検知器４が設けられている。また加熱コイル３の内側と外側のコイルの隙間には鍋１の半径方向の途中の温度を検出する第二の温度検知器５が設けられている。商用電源６は整流平滑部７に入力される。整流平滑部７はブリッジダイオードで構成される全波整流器とその直流出力端子間にチョークコイルと平滑コンデンサで構成されるローパスフィルタが接続される。整流平滑部７の出力にはインバータ回路８が接続され、インバータ回路８に加熱コイル３が接続される。インバータ回路８と誘導加熱コイル３は高周波インバータを構成する。インバータ回路８には、スイッチング素子９（本実施の形態ではＩＧＢＴ）が設けられる。ダイオード１０がスイッチング素子９に逆並列に接続されている。誘導加熱コイル３に並列に共振コンデンサ１１が接続されている。加熱制御部１２は操作部１３からの信号を受けて、スイッチング素子９駆動信号を出力し、加熱コイル３に高周波磁界を発生させ鍋１を加熱する。また、第一の温度検知器４と第二の温度検知器５は加熱制御部１２に接続されている。加熱制御部１２は第一の温度検知器４と第二の温度検知器５により検出された鍋底の温度変化を基に鍋内の液体等の沸騰を検出する。

以上のように構成された誘導加熱調理器について、以下その動作、作用を説明する。図１において、プレート１上に液体が入った鍋２が置かれ、操作部１３に配置された湯沸しキー１４が選択され加熱開始キー１５が押されると加熱制御部１２はインバータ回路８を駆動し加熱コイル３に高周波磁界を発生させ鍋２の加熱を開始する。図２は第１の実施の形態において水を沸かしたときの加熱開始後の鍋２内の水温と第一の温度検知器４および第二の温度検知器５の出力と各温度検知器の出力の所定時間（第１の所定時間）ごとの微分演算値の変化と加熱出力を図示したものである。図２において、加熱開始とともに加熱コイル３の高周波磁界により発生した渦電流により鍋２が発熱し鍋２内の水が少しの時間遅れの後、温度上昇しはじめ、加熱が進行し沸点に到達する。加熱コイル３のほぼ中央に設けられた第一の温度検知器４は高周波磁界の弱い位置にあり、鍋２の発熱が少ない位置である。したがって、第一の温度検知器４の出力には水温の温度上昇が良く反映されている。また、加熱コイル３の半径方向の途中に設けられた第二の温度検知器５は高周波磁界の強い位置にあり発熱した鍋２の温度と水温の両方が反映された温度を出力する。このため、通常、第一の温度検知器４より第二の温度検知器５のほうが高い温度を出力し、必ずしも、温度の高い温度検知器を用いることが沸騰を検知するのが最適とは言えない。また、加熱開始初期は水の対流が起きにくいので鍋から水への熱伝達が悪い。このため加熱開始直後は鍋底の温度が急激に上昇する。この間の温度検知器の出力には水の温度上昇が反映されていないことは明白であり、所定時間ｔ１経過後の温度検知器の出力を用いて沸騰検知を行う構成としている。図２においては、加熱初期の鍋底温度の急上昇は、第二の温度検知器５にのみ現れているが、鍋底の厚い鍋においては第一の温度検知器４にも同様の出力が現れるため、所定時間ｔ１（第二の所定時間）経過後の第一の温度検知器４の出力を用いて沸騰検知を行う構成は必要である。所定時間ｔ１（第二の所定時間）経過後の第一の温度検知器４、及び第二の温度検知器５の所定時間（第１の所定時間）ごとの微分演算値の出力の最大値を検出し、この最大値から、第一の温度検知器４に定められたしきい値△α１（第二の所定の値）低下するか、および第二の温度検知器５に定められたしきい
値△α２（第三の所定の値）だけ低下するかいずれかの条件が成り立てば沸騰（ｔ２）と判定する。このように、加熱コイル３のほぼ中央に設けられた第一の温度検知器４と、加熱コイル３の半径方向の途中に設けた第二の温度検知器５のいずれでも沸騰検知が可能となるため、鍋底が内側に反っていても水が沸騰してから大幅な遅れが無く沸騰検知が可能となる。

なお、本実施の形態の説明では、異なる取り付け位置に設けた温度検知器に対するしきい値を異なる構成としたが、温度検知器の取り付け位置あるいは要求される精度によっては共通のしきい値△α（第１の所定の値、例えば、平均の値（△α１＋△α２）／２）を用いて制御しても良いものである。

（実施の形態２）
図３は、本発明の第２の実施の形態において鍋１の底が厚い（例えば３ｍｍを超える）鍋を用いて水を沸かしたときの加熱開始後の鍋１内の水温と第一の温度検知器４および第二の温度検知器５の出力と各温度検知器の出力の所定時間（第１の所定時間）ごとの微分演算値の変化と加熱出力を図示したものである。図３において、所定時間ｔ１（第二の所定時間）経過後の第二の温度検知器５に定められたしきい値△α２（第三の所定の値）だけ低下しかつ、最大値を検出してから遅延時間ｔｄ（第三の所定時間）経過していれば沸騰と判定する。

以上のように構成された誘導加熱調理器について、以下その動作、作用を説明する。底の厚い鍋１では底面温度と水温の乖離が大きい。図３に示すように、加熱開始とともに加熱コイル３の高周波磁界により発生した渦電流により鍋１の底面が急激に温度上昇し、鍋１内の水が少しの時間遅れの後、温度上昇しはじめ、加熱が進行し沸点に到達する。厚い鍋１では水が沸騰する前に鍋底面の温度上昇値が低下する傾向があり、第二の温度検知器５の出力の所定時間（第１の所定時間）ごとの微分演算値が定められたしきい値△α２（第三の所定の値）だけ低下した時点では沸点に到達していないことがある。そこで微分演算値が定められたしきい値△α２（第三の所定の値）だけ低下したことを検出し、かつ、最大値を検出してから遅延時間ｔｄ（第三の所定時間）経過していれば沸騰と判定する。このような構成により、図３に示すように、加熱コイル３のほぼ中央に設けられた第一の温度検知器４と、加熱コイル３の半径方向の途中に設けた第二の温度検知器５のいずれでも沸騰検知（ｔ２）が可能となるため、鍋底が厚い鍋１においても水が沸騰する前に誤って沸騰検知することなく、鍋底が内側に反っていても水が沸騰してから大幅な遅れが無く沸騰検知が可能となる。

なお、上記実施の形態では、２個の温度検知器を用いたときについて説明したが、さらに温度検知器を３個、４個と増して同様の制御を行えばさらに精度が高まることはいうまでも無い。

以上のように、本発明にかかる誘導加熱調理器は鍋底に内側方向の反りがある鍋を使用しても、沸騰の検出がより正確にできるため、種々の鍋を用いても沸騰検知が可能であり水の沸騰だけでなく、各種料理の沸騰検知も可能となり各種のメニューの自動調理等の用途にも適用できる。

本発明の実施の形態１における誘導加熱調理器のブロック図 本発明の実施の形態１における水を沸かしたときの水温と第一の温度検知器および第二の温度検知器の出力と微分演算値の変化と加熱出力を示す図 本発明の実施の形態２における水を沸かしたときの水温と第一の温度検知器および第二の温度検知器の出力と微分演算値の変化と加熱出力を示す図 従来の誘導加熱調理器の断面図

符号の説明

１ 被加熱物
２ プレート
３ 加熱コイル
４ 第一の温度検知器
５ 第二の温度検知器
１２ 加熱制御部

Claims (3)

1. プレートの下部に設けられ前記プレートに載置された被加熱物を誘導加熱する加熱コイルと、前記加熱コイルが接続されるインバータ回路と、前記インバータ回路のスイッチング素子を駆動し前記加熱コイルに高周波磁界を発生させる加熱制御部と、前記加熱コイルのほぼ中央に設けられ前記被加熱物の温度を検出する第一の温度検知器と、前記加熱コイルの半径方向の途中に設けられた第二の温度検知器と、を備え、前記加熱制御部は、湯沸かしが選択され加熱開始されると所定の加熱出力で加熱し、前記第一の温度検知器の温度を時間で微分した時間微分演算値及び前記第二の温度検知器の温度を時間で微分した第二の時間微分演算値を所定時間ごとに算出し、加熱開始後の前記時間微分演算値の最大値及び加熱開始から第二の所定時間経過後における前記第二の時間微分演算値の最大値を検出するとともに、前記時間微分演算値の最大値から第二の所定の値だけ低下したことを検出する場合又は前記第二の時間微分演算値が前記第二の時間微分演算値の最大値から第三の所定の値だけ低下したことを検出する場合に前記被加熱物内の液体が沸騰したと判定する誘導加熱調理器。
2. 前記加熱制御部は、加熱開始から前記第二の所定時間経過後の前記時間微分演算値の最大値を検出する請求項１に記載の誘導加熱調理器。
3. 前記加熱制御部は、前記第二の時間微分演算値の最大値を検出してから第三の所定時間経過し、かつ前記第二の時間微分演算値が前記最大値から前記第三の所定の値だけ低下したら沸騰したと判定する請求項２に記載の誘導加熱調理器。